JP2004500278A - 流体積込システム - Google Patents

Abstract

並進する航空機に搭載されたタンクに流体を積み込むポンプシステムは、管部材の末端部上に潜水装置及び／又はを有する不撓性部材を有する。管部材の前面に支柱構造を備えてもよい。使用中は、管部材は並進する航空機に対して後方を向いており、それによって、航空機上に流体がかかるのを実質的に回避する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンクへ流体を積み込むポンプ装置に関するものである。特に、本発明は、湖、川、貯水池、又は海のような流体源から、固定翼又は回転翼の航空機上に流体を積み込むことができる導管装置を含む。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特別な航空機が火災まで水を運びその水をかけるために設計され使用されてきた。ヘリコプター又は“ヘリタンカー”は、湖又は海のような水源から搭載タンクまで水を積み込み、かつ、火災の上まで水を輸送し火災に水をかけることができる火災消火システムを備えていてもよい。最近、ヘリタンカー火災消火サービスについての世界的な要求が大きくなってきた。ヘリタンカー火災消火作業は、淡水源が少なく、塩水源が豊富な地域において必要となることが多い。従って、ヘリタンカーは、航空機部品を損傷すること又は安全性を犠牲にすることなく、防火剤として海水を利用することができる必要がある。
【０００３】
従来ＦＡＡが承認しているホース又は“シュノーケル”装置は、塩水の使用については満足されたものとはいえない。というのは、エンジンに塩の蓄積に起因したパワーの急速な低下をもたらす高さでヘリコプターが空中に停止することを要するからである。例えば、米国特許第３，８９７，８２９号明細書は、水源から搭載タンクへ水を積み込むために空中停止中のヘリコプターの下に垂直に吊すように設計された吸込導管を備えたヘリコプターを開示している。この種の水吸込装置に関する大きな問題は、ロータによって生成されたダウンウォッシュ（吹き下ろし）は、水源からの水がヘリコプターの下側にふきかかることである。これは、水源が塩水を含む場合に深刻な問題となり得る。というのは、塩水はヘリコプターの部品を錆び付かせ、腐食し得るからである。エンジンに吸い込まれた塩しぶきが内部の損傷を引き起こし、電力を低下させ、結果として、一又は両方のエンジンの全面破壊を引き起こし得る。海水の中でぶら下がったホースを使用する際の他の問題は、海の波が高くあるいは荒れ狂っているときにホースが水の中や外へ跳ねてしまうことである。
【０００４】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、流体が航空機のエンジンに入ることなく、塩水源から流体を航空機内に積み込むシステムを提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、流体を航空機に搭載されたタンクに積み込むための導管装置であって、航空機がロータウォッシュによって生成されたスプレーの前に停止するのに十分な対地速度で水源の上（上空）を飛行する間、導管装置が部分的に安定に流体源（あるいは水源）に浸水可能である導管装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、様々な形状、深さ及び塩分濃度の異なる水源、例えば、海、湖、川及び貯水池から流体を積み込むために可変的に使用される流体積込システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、航空機用の流体積込及び輸送システムを提供する。実質的に不撓性の管部材は、タンクに連通する航空機に接続されている。管部材は、航空機が水源の上を飛行しているときは流体源にアクセスするために下方方向に可動であり、かつ、使用しないときに引っ込むことができる。
【０００８】
本発明の一態様は、好ましくは、航空機が水源の上を飛行するときに水源の表面の下の導管の末端を実質的に維持する倒立水中翼の形で、潜水装置を備えた末端を有する流体導管装置に関するものである。
【０００９】
本発明の他の態様は、管部材が管部材の長さの少なくとも一部に沿って延びる支柱を有する流体導管装置を提供する。支柱は、航空機が流体源の上を移動する間に、管部材の浸水末端を安定化するように構成されている。
【００１０】
本発明の他の態様では、管部材は搭載されたタンクに連通する航空機に接続され、それによって航空機が流体源の上を移動し管部材の末端が浸水するとき、管部材が実質的に後方の角度方向を維持するところの流体導管装置を含む。
【００１１】
本発明は、移動航空機に水を積み込む方法を提供する。流体は、航空機が水源の上を移動するときに、ポンプによって又は航空機の前進速度によって生成されたラム圧力によって、水源から管部材を介して航空機上のタンクの中へ運ばれる。好適な手順では、管部材は、航空機の移動方向に対して後方を向いている。管部材の末端部を、末端部近傍に潜水装置を備えることによって流体源の表面の下に保持する。
【発明の実施の形態】
【００１２】
本発明は、航空機が流体源の上を移動するときに、流体を航空機上のタンクに積み込むためのシステムを備える。テストは、ヘリコプターは、例えば、約２５ノット又はそれ以上の速度で、水面約１０フィート内で、積込み高さで飛行することができ、それによって、水がエンジンに入ることを回避できることを立証している。インフライト積み込みシステムは、航空機の下側上に有意な量の塩水をかけてしまうことなく、海水のような乱れた又は波だった塩水源で、安定にかつ安全に作動することができる。本発明の好適な実施形態では、水中翼構造のような潜水装置を、積み込み中に、導管の浸水した末端部を安定化するために用いている。
【００１３】
図１から図６に、本発明の第１の実施形態の詳細を示す。図１は、特に本発明による流体積み込み及び収容システムを備えている点を除いて、多くの点で従来のヘリコプターと同様のヘリコプターを示している。タンク２２を、主要ロータ２３の実質的直下のヘリコプターの中央部に接続されている。同様のタンクの正面図を図７に示す。導管又はシュノーケルとも称される実質的に不撓性の管部材２４を、タンク２２の正面端部に接続する。管部材２４の末端部を流体源３０に浸水する。管部材２４は、図４に詳細を示し以下で議論する水平回転連結体３２と垂直回り継ぎ手２４とによってタンク２２に接続する。管部材２４の上部及び下部を中央部３６に接続する。管部材２４の末端部に、倒立水中翼構造で潜水装置、又は、流体源の中に管部材２４を保持するのを補助する他の潜水装置４０を備える。ヘリコプター２０が前方に進むとき、少なくとも部分的に管部材の横方向の動きを安定化するためにも、抵抗を低減するために流線型支柱４２を管部材２４の前面に形成する。ヘリコプター２０は、流体源３０の表面の上をヘリコプター２０の相対高さをモニターするために高度計装置４６を備えている。モニタリング装置からの情報を適当な装置を用いて操縦士／副操縦士に報告する。
【００１４】
図１で示したように、管部材２４を約４０°の好適な角度θで後方を向いている。ヘリコプター２０が約４０ノットで前方へ進む間、角度θで流体において管部材２４の末端部を安定化するように潜水装置４０が構成されている。図１で示したシステムは、十分な速度で好適には約２５ノット又はそれ以上で、前方へ移動することによってヘリコプターの下側に水がはねることを実質的に回避し、それによっって、ロータダウンウォッシュによる水はねを主に移動するヘリコプターの後側にする。
【００１５】
図２は本発明の異なる応用を示している。ヘリコプター２０及びタンク２２は、図１に示したものと同じである。管部材２４は、管部材２４の上部４８をタンク２２を流体源５０へ直接接続するために、底部を分離することによって短縮する。流体源５０は、実質的に静穏又は平坦な表面を有する湖又は貯水池であってもよい。図で示した応用は、流体源５０が比較的淡水（塩分濃度が無視できる）のときに適しており、そのため、ヘリコプター２０が空中停止するときに流体積み込みを行ってもよい。
【００１６】
図３は、引っ込んだ位置の同じシステムを示している。管部材２４は、ウインチ（図に示さず）搭載ヘリコプター２０によって引き上げ、タンク２２の下側に固定する。
【００１７】
管部材２４とタンク２２との間の結合気孔の拡大図を図４に示す。水平回転連結体３２によって、流体源の表面に対して実質的に直交しかつ移動方向に対して直交する軸のまわりに部材２４が回転することが可能となる。垂直回り継手３４によって、管部材２４が図に対して直交するＡＡ軸のまわりに回転するのが可能となっている。垂直回り継手３４によって、図１で示したような使用位置と図３で示した非使用位置との間の管部材２４の移動が可能となる。垂直回り継手３４の外側皮部６０は可撓性であり、連結部の移動を可能である。
【００１８】
図５は、管部材２４の中央部３６での切開図であって、管部材２４内に収容された任意のポンプ装置を示している。ヘリコプターは、ポンプ装置６４の補助を受けることなく、水源に浸水した管部材２４と共に前方へ移動し、流体源からの水が管部材２４を介してタンク２２へ自然に押圧されるラム効果が観察される。流体積み込み速度を増大するためにポンプ６４を用いてもよい。
【００１９】
図６は、管部材２４の末端部を示している。潜水装置４０は、ヘリコプターが前方へ推進するときに、流体源において管部材２４の所望の方向を維持しかつ安定化させるために構成している。水を受け管部材２４に導くために管部材２４の前面に水取込口６６を備える。中を流れる流体をタンク２２へ向かう管部材２４の中へスムーズに再度向かわせるために、破線で示した内部渦巻き部６８を備える。
【００２０】
本発明の好適な実施形態を図７に示す。ヘリコプター１００は、海のような水源から火災まで水を入れておくためのタンク１０２を有する。２つの異なる導管装置をタンク１０２の前端に接続している。タンク１０２の前端の一側部上のタンク１０２に不撓性導管１０４を接続している。導管１０４は、前方への移動の間、主に塩水又は淡水源から流体にアクセスするように構成している。タンク１０２の前端の他の側部に可撓性ホース導管１０６を接続し、該導管１０６はヘリコプター１００が空中停止している間、主に淡水源から流体にアクセスするために用いるものである。不撓性導管１０４は、導管１０４を中間部１１０に配置された内部ポンプ装置を有さない点を除いて、図１で示したものと実質的に同一である。導管１０４の末端は水の中に浸水し、例えば、２５ノットの速度で前方へ移動し、実質的なラム効果は、他のポンプ機構を付加することなく、タンク１０２へつながる導管１０４を介して水を押圧する。実験によると、約３５ノットの速度で前方へ並進する際に、他のポンプ機構を付加することなく、導管１０４が２８秒で約２，０００ガロンの割合で水をタンク１０２へ積み込むことができる。
【００２１】
図７の導管１０４の正面図は、導管１０４の下部１１２の前側の構成が狭いことを示している。狭い前側の構成は導管１０４の浸水する部位を流線型として、積み込み中の抗力又は水抵抗をできるだけ抑えている。取込み１１４は、導管１０４を介して延びる２つつの内部管へ流体を導くものである。潜水装置１１６は、水をタンク１０２へ積み込む際に、所望の角度及び深さで導管１０４の浸水を維持する方向で導管１０４の末端先端に接続している。
【００２２】
用途を最大とするために、２種類の導管又はシュノーケルを備えるのは好都合である。不撓性の導管は、塩水がヘリコプターのエンジンに入ることを避けることが特に重要な場合に、塩水源から流体を積み込むのに非常に望ましい。他の時も、例えば、淡水源から、又は、積み込みの際に上空を飛行するには十分な広さがないような水源から積み込む際に、可撓性導管を用いるのは望ましい。
【００２３】
図８は、潜水装置１１６の斜視図である。潜水装置１１６は、導管１０４の反対側において下方でかつほぼ外側へ延びるようにテーパーが形成された１組の実質的に平坦なショルダー部材１２０を有する。次いで、ショルダー部材１２０を側翼部材１２２に接続している。潜水装置１１６を導管１０４に接続するために、３個の固定フランジ１２４を潜水装置１１６の最上部側に備えてもよい。
【００２４】
図９から図１１は、導管の取込口の外形が変形した本発明の他の実施形態を示している。下部導管部１４０は末端取込部１４２を有する。潜水装置１４４は、実質的に前述のように、導管１４０に接続している、下部導管部１４０が浸水し前方へ進む際、内部管１４６ａと１４６ｂとは接近する水を受けるための開口を提供する。図１０は、下部導管１４０及び内部管１４６ａ、１４６ｂを介した断面図を示している。図１１は、潜水装置１４４の前部構成に加えて、管１４６ａ、１４６ｂの開口が見える取込部１４２の正面図を示している。
【００２５】
本発明を好適な形態で開示してきたが、ここに開示された特別の実施形態は限定的な意味で示したものでなく、他の種々の変形が可能である。出願人は、本発明が、本明細書で開示した種々の要素、特徴、機能及び／又は特性の新規でかつ容易でない組合せを含むことを意図している。開示した実施形態の唯一つの要素、特徴、機能及び／又は特性だけが必須というものではない。特許請求の範囲は、新規でかつ容易でないもとして要素、特徴、機能及び／又は特性の組合せを特定している。他の組合せを、この出願又は関連出願の現特許請求の範囲又は新しい請求項の補正を介して請求するかもしれない。このような特許請求の範囲は、もともとの特許請求の範囲に対して広く、狭く、等しく又は異なるものであろうとも、出願人の発明の範囲内に含まれるものである。
【００２６】
本出願は、２０００年３月１０日に出願された米国仮出願シリアル番号６０／１８８，５４７を基礎として優先権を主張している。
【図面の簡単な説明】
【図１】タンクと、水をタンクへ積み込むための関連流体導管装置とを備えたヘリコプターの側面図である。
【図２】タンクと、図１のシステムに示した管部材の上部から成る流体導管装置とを備えたヘリコプターの側面図である。
【図３】タンクと、非使用位置でヘリコプターの下側に対して引っ込んだ流体導管装置とを備えたヘリコプターの側面図である。
【図４】図１で示した管部材とシステムのタンクとの間の接続部の部分側面図である。
【図５】図１で示した管部材の中央部の部分切開図である。
【図６】図１のシステムの管部材の末端部の部分側面図である。
【図７】ヘリコプターの下側上のタンクから吊した本発明の好適な実施形態の部分正面図である。
【図８】図７で示した導管装置の末端上に取り付けた潜水装置の斜視図である。
【図９】変形取り入れ口設計を示す本発明の他の実施形態の部分側面図である。
【図１０】図９の導管装置を介した断面図である。
【図１１】図９で示した導管装置の末端部の部分正面図である。
【符号の説明】
２０ ヘリコプター
２２ タンク
２４ 管部材
３０、５０ 流体源
４０ 潜水装置
４６ 高度計装置
６４ ポンプ
６６ 水取込口
１００ ヘリコプター
１０２ タンク
１０４ 導管
１０６ ホース導管
１１６ 潜水装置

Claims (32)

1. 流体導管装置であって、近位端部と末端部とを有する管部材を備え、近位端部が、搭載タンクと連通する航空機に接続するように構成され、末端部が、航空機が流体源の上空を飛行するときに末端部を流体源の表面より下に維持する潜水装置を有する流体導管装置。
2. 管部材が不撓性である請求項１に記載の装置。
3. 管部材が上部と分離可能な下部とを有する請求項１に記載の装置。
4. 管部材が、前面と、航空機が流体源の上空を飛行するときに抵抗を低減するために前面上に形成された支柱構造とを有する請求項１に記載の装置。
5. 流体導管装置であって、近位端部と前面とを有する管部材を備え、近位端部が、搭載タンクと連通する航空機に接続するように構成され、前面が、航空機が流体源の上空を飛行するときに管部材の末端部が浸水されたままに維持しかつ抵抗を低減するように構成された支柱構造を有する流体導管装置。
6. 管部材が、管部材の末端部を流体源の表面下に維持するために、末端部近傍に潜水装置を有する請求項５に記載の装置。
7. 管部材が不撓性である請求項５に記載の装置。
8. 管部材が上部と分離可能な下部とを有する請求項５に記載の装置。
9. 流体導管装置のポンプ容量を増大するために、管部材内にポンプ装置を備えた請求項５に記載の装置。
10. 下側部を有する航空機と、
    流体を収容するために航空機に搭載されたタンクと、
    タンクに連通された航空機に接続された不撓性管部材であって、航空機の下の流体源にアクセスするように下方方向へ可動の不撓性管部材と、を備えたポンプシステム。
11. 航空機がヘリコプターである請求項１０に記載のポンプシステム。
12. 航空機が飛行機である請求項１０に記載のポンプシステム。
13. 管部材が下方方向を向いているときに、管部材が航空機に対して後方を向いている請求項１０に記載のポンプシステム。
14. 管部材が下方方向を向いているときに、管部材が航空機の下側部と約４０°の角度を形成する請求項１３に記載のポンプシステム。
15. 管部材が末端部と潜水装置とを備え、潜水装置が、航空機が流体源の上を移動する間、流体源中に管部材の末端部を維持するために末端部近傍に具備されている請求項１０に記載のポンプシステム。
16. 管部材が、前面と、航空機が流体源の上を移動するときに抵抗を低減するために管部材の前面上に形成された支柱構造とを備えた請求項１０に記載のポンプシステム。
17. 水源の上空の航空機の高さをモニターするために、航空機上に搭載された高度計装置を備えた請求項１０に記載のポンプシステム。
18. ポンプシステムの積み込み容量を増大するために、管部材に収容されたポンプ装置を備えた請求項１０に記載のポンプシステム。
19. 航空機が流体源の上空に停止している間に淡水を積み込むためのタンクに接続された可撓性管部材を備えた請求項１０に記載のポンプシステム。
20. 流体導管装置であって、搭載タンクに連通する飛行機に接続するように構成された近位端部を有する不撓性部材を備え、管部材が飛行機の下の流体源にアクセスするために下方方向へ可動である流体導管装置。
21. 管部材が、航空機が流体源の上を移動する間に管部材の末端部を流体源中に維持する潜水装置を備えた末端部を有する請求項２０に記載の装置。
22. 管部材が、前面と、航空機が流体源の上を移動するときに抵抗を低減するために管部材の前面上に形成された支柱構造とを備えた請求項２０に記載の装置。
23. 航空機がヘリコプターである請求項２０に記載の装置。
24. 流体源が塩水を含む請求項２０に記載の装置。
25. 流体導管装置であって、近位端部と末端部とを有する管部材を備え、航空機が流体源の上空を飛行しかつ管部材の末端部が浸水しているときに、管部材が直線状に後方方向を維持するように、近位端部が搭載タンクと連通する航空機に接続するように構成された流体導管装置。
26. 管部材が流体を搭載タンクに積み込むために用いられるときに、管部材が航空機並進方向と鋭角を形成する請求項２５に記載の装置。
27. 管部材が流体を搭載タンクに積み込むために用いられるときに、管部材が航空機の並進方向と約４０°の角度を形成する請求項２６に記載のポンプシステム。
28. 航空機が流体源の上を移動するときに、管部材の末端部が、航空機に対して管部材が直線状に後方方向を維持するように構成された潜水装置を有する請求項２５に記載の装置。
29. 航空機が流体源の上を移動するときに、航空機上のタンクの上の管部材を介して流体を流体源から吸い込む段階を備えた航空機上に水を積み込む方法。
30. 管部材を航空機の飛行方向に対して後方へ向ける段階を備えた請求項２９に記載の方法。
31. 末端部近傍に潜水装置を備えることによって、管部材の末端部を流体源の表面下に維持する段階を備えた請求項２９に記載の方法。
32. 管部材を介した吸込み速度を増大するために、管部材の中間部にポンプ装置を備える段階を具備する請求項２９に記載の方法。